过程工程学报 ›› 2025, Vol. 25 ›› Issue (9): 914-922.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225001
赵海涛1,2, 郭智超1,2, 申峻1*, 张楠2,3*
Haitao ZHAO1,2, Zhichao GUO1,2, Jun SHEN1*, Nan ZHANG2,3*
摘要: 固定床中颗粒堆积分布受壁面效应的影响已有广泛研究,但关于其对传热特性的影响则研究较少。本研究旨在深入探讨壁面效应对传热特性的具体作用,通过离散单元法模拟固定床内部的径向空隙率分布、颗粒配位数以及颗粒与壁面间的接触状况,并将这些数据应用于欧拉模拟中,以考察它们对床层传热性能的影响。离散单元法模拟结果表明,壁面效应对固定床内部的径向空隙率分布和颗粒配位数有显著影响。紧邻壁面的颗粒层中,仅有约10%的颗粒与壁面直接接触,这一发现对理解热传递机制极为关键。欧拉模拟研究表明,壁面效应对距离壁面1个颗粒直径范围内的温度上升速率有显著影响。尽管如此,在目前的参数配置下,径向空隙率分布和颗粒配位数对床层升温速率的影响相对较小。通过考虑近壁区域热阻或者调整模型以反映颗粒与壁面的接触比例,可以更准确地预测床层升温情况,从而提高对受壁面效应影响的固定床热传递过程的理解。与热阻模型相比,引入壁面与相邻颗粒之间的接触比不仅保持了计算的精确性,而且还提高了计算效率。这种方法对于工业规模固定床的传热模拟至关重要,可为工业规模反应器的设计和优化提供重要指导。